مطالعه عددی جریان سیال حفاری کف در فضای حلقوی چاه های نفت

تخمین صحیح افت های فشار سیالات حفاری غیرنیوتنی در داخل فضای حلقوی برای تعیین دبی جریان و انتخاب سیستم های پمپاژ گل در طی عملیات حفاری, ضروری می باشد. هدف این مطالعه, شبیه سازی جریان سیال کف و تخمین افت فشار در فضای حلقوی چاه در شرایط حفاری زیر تعادلی با استفاده از روش عددی حجم محدود است. سیال کف به عنوان سیال غیر نیوتنی قانون توان و هرشل بالکلی در نظر گرفته شده است و نتایج افت فشار با هم مقایسه می شوند. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف عملیاتی از قبیل رئولوژی سیال کف, سرعت سیال کف, کیفیت کف, چرخش لوله حفاری و عدم هم مرکزی لوله و چاه, بر افت فشار بررسی می شوند. نتایج حل عددی با نتایج آزمایشگاهی مطالعات قبلی مقایسه شده است. متوسط خطای نسبی بین نتایج روش عددی با نتایج آزمایشگاهی برای تخمین افت فشار, کمتر از 5% می باشد. نتایج روش عددی با در نظر گرفتن مدل رئولوژیکی هرشل بالکلی برای کف, به نتایج آزمایشگاهی نزدیک تر است. نتایج نشان می دهند که با افزایش سرعت و کیفیت سیال کف, افت فشار افزایش و با افزایش عدم هم مرکزی افت فشار کاهش می یابد, ولی چرخش لوله تاثیر چشم گیری در افت فشار ندارد.